Grazie ai recenti miglioramenti nei telescopi spaziali e terrestri, gli astronomi sono stati in grado di sondare più a fondo l'Universo che mai. Guardando miliardi di anni fa, siamo in grado di testare le nostre teorie sulla storia della formazione e dell'evoluzione galattica. Sfortunatamente, studiare l'Universo primordiale è un compito scoraggiante, che va oltre le capacità dei nostri strumenti attuali.
Ma combinando la potenza del telescopio spaziale Hubble con una tecnica nota come lente gravitazionale, un team di astronomi ha fatto la prima scoperta di una galassia compatta che ha smesso di fare stelle solo pochi miliardi di anni dopo il Big Bang. La scoperta di una tale galassia esistente così presto nell'Universo è senza precedenti e rappresenta una grande sfida per le teorie su come si formano e si evolvono le galassie di massa.
Le loro scoperte sono state riportate in uno studio intitolato "A Massive, Dead Disk Galaxy in the Early Universe", apparso nel numero del 22 giugno della rivista Natura.Come indicato nello studio, il team ha fatto affidamento sui dati di Hubble che hanno combinato con la lente gravitazionale - dove un enorme ammasso di galassie ingrandisce e allunga le immagini di galassie più distanti al di là di esse - per studiare la galassia distante conosciuta come MACS 2129-1.
Quello che hanno trovato è stato completamente inaspettato. Data l'età della galassia - risalente a soli tre miliardi di anni dopo il Big Bang - si aspettavano di vedere una caotica palla di stelle che si stavano formando a causa della fusione delle prime galassie. Invece, notarono che la galassia, che era a forma di disco (come la Via Lattea), era effettivamente morta - il che significa che la formazione stellare era già cessata al suo interno.
Questa è stata una sorpresa, visto che gli astronomi non si aspettavano di vederlo così presto nell'Universo. Inoltre, è stata la prima volta che sono state ottenute prove dirette che mostrano come almeno alcune delle prime galassie "morte" nell'Universo si siano evolute da oggetti a forma di disco per diventare le gigantesche galassie ellittiche che vediamo regolarmente nello Space Magazine .
Come ha spiegato Sune Toft - un ricercatore del Dark Cosmology Center presso il Niels Bohr Institute e l'autore principale dello studio - questo potrebbe forzare un ripensamento di come le galassie si sono evolute nell'universo primordiale:
"Questa nuova intuizione potrebbe costringerci a ripensare l'intero contesto cosmologico di come le galassie si esauriscono presto e si evolvono in galassie locali di forma ellittica, forse siamo stati ciechi al fatto che le galassie" morte "dei primi anni potrebbero in realtà essere dei dischi, semplicemente perché non siamo stati in grado di risolverli. "
In studi precedenti, si presumeva che le galassie morte distanti fossero simili nella struttura alle galassie ellittiche locali in cui alla fine si sono evolute. Prima di questo studio, la conferma di questa ipotesi non era possibile poiché gli strumenti attuali non sono abbastanza potenti da vederli così lontano nello spazio. Ma unendo il potere dell'obiettivo gravitazionale all'alta risoluzione di Hubble, Toft e il suo team sono stati in grado di vedere chiaramente questa galassia morta.
Combinando le misurazioni della velocità di rotazione dal Very Large Telescope (VLT) dell'ESO con i dati di archivio del rilevamento Cluster Lensing e Supernova con Hubble (CLASH), sono stati in grado di determinare le dimensioni della galassia, la massa e l'età, nonché la sua (defunta ) tasso di formazione stellare. Alla fine, hanno scoperto che la galassia remota è tre volte più grande della Via Lattea, anche se solo la metà delle sue dimensioni, e gira più del doppio della velocità.
Il motivo per cui questa galassia ha smesso di formare le stelle è ancora sconosciuto e richiederà controlli di follow-up utilizzando strumenti più sofisticati. Ma nel frattempo ci sono alcune possibili teorie. Ad esempio, potrebbe essere il risultato di un nucleo galattico attivo, in cui un buco nero supermassiccio al centro del MACS 2129-1 inibiva la formazione stellare riscaldando il gas della galassia ed espellendolo dalla galassia.
Oppure potrebbe essere il risultato del flusso di gas freddo nel centro della galassia, dove è stato rapidamente riscaldato e compresso, impedendo così il raffreddamento e la formazione di nuvole formanti stelle. Ma quando si tratta di come questi primi tipi di galassie morte avrebbero potuto portare alle ellittiche galassie che vediamo oggi, Toft e i suoi colleghi pensano di conoscere la risposta. Come ha spiegato, potrebbe essere attraverso fusioni:
“Se queste galassie crescessero fondendosi con compagni minori, e questi compagni minori arrivassero in gran numero e da ogni sorta di angolazioni diverse nella galassia, questo alla fine renderebbe casuali le orbite delle stelle nelle galassie. Potresti anche immaginare importanti fusioni. Ciò distruggerebbe sicuramente anche il movimento ordinato delle stelle. "
Nei prossimi anni, Toft e il suo team sperano di sfruttare il James Webb Telescope (che sarà lanciato nel 2018) per cercare altre galassie morte, nella speranza di poter far luce sulle domande irrisolte che questa scoperta solleva. E con la capacità di sondare più a fondo nello spazio, gli astronomi prevedono che molto di più verrà rivelato sull'universo primordiale.
